資源簡介

學習任務單
課程基本信息
學科 化學 年級 九年級 學期 秋季
課題 常見的金屬材料（第一課時）
學習目標
1. 通過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，總結金屬共有的物理性質，認識金屬材料 與人類生活和社會發展的密切關系,明確物質的結構性質、用途的關系。 2.通過日常生活問題及數據分析，了解金屬的差異性，明確物質的性質在很大程度上決定了 物質的用途，但同時還需考慮價格、資源、環保等因素，形成認識一類物質性質的一般思路， 培養學生分析數據能力和發散思維能力。 3.了解合金的概念以及合金的優良性能及用途，明確“混合 ”改造物質的重要方式。引導學 生進一步體會“物質的組成結構決定物質的性質，物質的性質決定物質的用途 ”的學科理念。
課前學習任務
1. 搜集一些生活中用到的金屬制品，看看它們是由什么金屬制成的。想一想，這些金屬具有 哪些共同的物理性質？ 2. 閱讀課本 P84-87，了解金屬的物理性質和合金的相關知識。
課上學習任務
【學習任務一】 1、搜集一些生活中用到的金屬制品，看看它們是由什么金屬制成的。想一想，這些金屬具有 哪些共同的物理性質？試著歸納總結在下面： 2、不同的金屬具有各自的特性，下列金屬制品分別體現了這種金屬的什么性質？先自主思考， 再與同學們交流一下吧！
金屬制品 金屬材料 體現的金屬性質
【學習任務二】 了解合金（閱讀課本 P86-87，完成下列學習任務） 1、什么是合金？下列關于合金的說法正確的有( ) A、合金中只含有金屬B、鐵銹是一種合金C、合金不能導電傳熱D、合金是混合物
2、《呂氏春秋·類別》說：“金柔錫柔，合兩柔則為剛 ”。請你試著解釋一下是什么意思，想 一想，為什么會發生這種變化？你還知道，合金有哪些性能優于純金屬？閱讀課本，了解常 見合金及其應用。
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金屬材料：一般是指工業應用中的純金屬或合金。自然界中大約有 70 多種純金屬，其中 常見的有鐵、銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉛、鋅等等。而合金常指兩種或兩種以上的金屬或 金屬與非金屬結合而成,且具有金屬特性的材料。常見的合金如鐵和碳所組成的鋼合金 ;銅和 鋅所形成的合金為黃銅等。 金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。 黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵 90%以上的工業純鐵，含碳 2%～4%的鑄鐵，含碳小于 2%的碳鋼， 以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金金屬材料、精密合金等。廣 義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。 有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金 屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、 電阻溫度系數小。 特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝 獲得的非晶態金屬材料， 以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形 狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金以及金屬基復合材料等。 鋁及其合金：鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素。世界鋁產量從 1956 年開始超過銅產量 一直居有色金屬之首。當前鋁的產量和用量僅次于鋼材，成為人類應用的第二大金屬。 鋁的重量輕和耐腐蝕，是其性能的兩大突出特點。 鋁的密度很小，僅為 2.7 g/cm，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、
防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業。此外，宇宙 火箭、航天飛機、人造衛星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如，一架超音速飛機約由 70%的 鋁及其鋁合金構成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。 鋁的導電性僅次于銀、銅和金，雖然它的導電率只有銅的 2/3，但密度只有銅的 1/3，所以輸 送同量的電，鋁線的質量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一 定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業、電線電纜和無線電工業中有廣泛的用途。 鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大 3 倍，工業上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和 炊具等。 鋁有較好的延展性(它的延展性僅次于金和銀)，在 100 ℃~150 ℃時可制成薄于 0.01 mm 的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，軋制各種鋁制品。 鋁的表面因有致密的氧化物保護膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學反應器、醫療器械、 冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。 鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色)，常用來做涂料，俗稱銀粉、 銀漆，以保護鐵制品不被腐蝕，而且美觀。 鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥(由硝 酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成)、燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸 彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇 68%、鋁粉 28%、蟲膠 4%)。 鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、 二氧化鈦(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經高溫煅燒而 制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導彈技術上有重要應用。 鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用 來制造高質量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。 鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現代化大型建筑室內的天花板等也采 用鋁。 耐低溫，鋁在溫度低時，它的強度反而增加而無脆性，因此它是理想的用于低溫裝置材 料，如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧化氫的生產裝置。 研究發現，鋁元素能損害人的腦細胞。在日常生活中要避免使用鋁制成的炊具，少吃炸 油條、由鋁包裝的糖果等食品，少喝易拉罐裝的軟飲料，防止鋁的吸收。鋁及其化合物對人
類的危害與其貢獻相比是無法相提并論的，只要人們切實注意，揚長避短，它對人類社會將 發揮出更為重要的作用。 銅合金：銅是人類使用最早的金屬之一，大約有 5000 年的歷史了。銅及其合金由于其高 導電率和導熱率、易于成型和某些條件下有良好的耐腐蝕性，至今仍然被廣泛的應用。 青銅是我國使用最早的合金，至今已有三千多年的歷史。青銅原指銅錫合金﹐后除黃銅﹑白 銅以外的銅合金均稱青銅﹐并常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性 能﹑減摩性能好和機械性能好﹐適合於制造軸承﹑蝸輪﹑齒輪等。鉛青銅是現代發動機和磨 床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高﹐耐磨性和耐蝕性好﹐用于鑄造高載荷的齒輪﹑軸套 ﹑船用螺旋槳等。磷青銅的彈性極限高﹐導電性好﹐適於制造精密彈簧和電接觸元件﹐鈹青 銅還用來制造煤礦﹑油庫等使用的無火花工具。 黃銅是由銅和鋅所組成的合金。常被用于制造閥門、水管、空調內外機連接管和散熱器 等。 白銅是以鎳為主要添加元素的銅合金。工業用白銅分為結構白銅和電工白銅兩大類。結 構白銅的特點是機械性能和耐蝕性好﹐色澤美觀。這種白銅廣泛用於制造精密機械﹑ 眼鏡配 件、化工機械和船舶構件。 電工白銅一般有良好的熱電性能。是制造精密電工儀器﹑變阻器 ﹑精密電阻﹑應變片﹑熱電偶等用的材料。 形狀記憶合金：記憶合金即擁有“記憶"效應的合金，在航空航天領域內的應用有很多成 功的范例。人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發射人造衛星之前，將拋物面天線 折疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛星天線 因具有“記憶 ”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。 形狀記憶合金在臨床醫療領域內有著廣泛的應用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙 科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線等等， 記憶合金在現代醫療中正扮演著不可替代的角色。 鈦合金：鈦是 20 世紀 50 年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、 耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的 重要性，相繼對其進行研究開發，并得到了實際應用。 鈦合金強度高。可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。主要用于制作飛機發動機 壓氣機部件、起落架，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。 鈦合金抗蝕性好。在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優于不銹鋼；對點蝕、
酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗 腐蝕能力。 鈦合金無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性，是非常理想的醫用金屬材料，可 用作植入人體的植入物等。 其他合金： （一）彩色不銹鋼合金：在不銹鋼表面形成一層無色透明的氧化膜對光的反射不同，從 而顯示藍色、金色、紅色、綠色等，耐腐蝕性耐熱性都優于普通的不銹鋼。 （二）吸附合金：氫吸附合金，當這種合金經過加熱或減壓后，它又會重新還原成金屬 和氫氣。 （三）無聲合金： 鑄鐵、錳鋼合金、鐵鉻合金在機械加工時能把大量的振動能轉化為材 料的熱能散發出去，從而使振動和噪聲都迅速衰減，所以稱他們為無聲合金

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